세계 첫 4세대 LPG엔진 개발..연비·출력↑ 배출가스↓

(아주경제 이재영 기자)기존 LPG 엔진보다 연비와 출력은 높고 배출가스는 획기적으로 줄인 LPG 직접분사(LPDi)엔진이 세계 최초로 국내에서 개발됐다.

대한LPG협회(협회장 고윤화)와 고려대(기계공학부 박심수 교수)는 15일 ‘4세대 LPDi 엔진‘에 대한 선행연구가 성공적으로 완료돼, 환경오염이 적으면서도 고출력·고연비 실현이 가능한 LPG차량을 양산할 수 있는 기반이 마련됐다고 발표했다.

LPDi(LPG Direct Injection) 엔진은 주연소실 안에 액체상태의 LPG를 직접 뿜어 연소시키는 방식이다. 현재 일반화된 가솔린 직접분사(GDi) 엔진의 원리를 LPG에 그대로 적용해 출력과 효율을 동시에 끌어올렸다. LPG 연료는 기화성이 뛰어나 연소실에 분사하자마자 공기와 혼합돼 완전연소를 촉진시키므로, 직접분사 엔진에 적용시 배출가스 저감에 유리한 장점이 있다.

이번에 개발된 LPDi 엔진의 가장 큰 특징은 가솔린 대비 탄화수소(THC), 질소산화물(NOx) 등 유해물질 배출량은 대폭 줄었으나, 출력은 가솔린과 동등한 수준을 확보해 친환경 및 고성능을 동시에 구현했다는 것이다.

또한 자동차 배기가스에서 미세입자와 질소산화물(NOX) 배출을 매우 엄격히 규제하고 있는 유럽연합의 유로6(EURO6)와 북미의 가장 엄격한 배출가스 규제인 SULEV(극초저공해자동차, Super Ultra Low Emission Vehicle) 기준을 동시에 만족시켰다.

협회는 인체에 특히 유해한 나노입자(직경 1마이크로미터 이하의 미세 입자)의 경우, 배출개수가 동급 가솔린차량 대비 90% 이상 감소돼 친환경성이 탁월하다고 발표됐다. 아울러 발암물질인 다고리방향족(PAH) 배출량도 가솔린 대비 90% 이상 줄었으며, 광화학스모그를 유발하는 휘발성유기화합물(VOC3) 배출량도 절반 수준으로 낮췄다고 설명했다.

LPDi 엔진 개발의 주역인 고려대학교 기계공학부 박심수 교수(한국자동차공학회 회장)는 “직접분사방식 엔진은 엔진 및 연료계, 제어장치(ECU) 등의 최적화가 동시에 이뤄져야 하는 고난도 기술”이라며 “이번 LPDi 엔진 개발로 국내 LPG차량의 기술경쟁력은 일본, 유럽 등 선진국에 비해 최소 5년 이상 앞서는 우위를 확보했으며, 해외 수출 가능성도 기대할 수 있을 것”이라고 설명했다.

LPDi 엔진 개발을 위해 고려대 기계공학부에서는 엔진 및 차량 배기성능, 배기가스 배출 특성과 제어로직 통합을 담당했고, 현대자동차·모토닉·콘티넨탈 오토모티브는 기술지원을 맡았다. 차량시험은 정부인증기관에서 수행해 실험결과의 객관성을 확보했다.

이번 선행연구 결과를 토대로 상용화 기술개발도 시작됐다. LPDi 차량 상용화 개발은 환경부 국책사업인 친환경자동차기술개발사업 과제로 채택돼 지난 8월부터 현대자동차 주관 아래 진행 중이다.

현대차는 LPDi 엔진 상용화 개발에 엔진 다운사이징 기술을 적용시켜 효율을 높임으로써, 기존 LPG 차량(YF쏘나타 2.0 LPI 차량) 대비 연비는 10% 높이고, 온실가스인 이산화탄소 배출량은 10% 줄인다는 계획이다.

LPG업계는 LPDi 차량 상용화를 통해 유해배기가스를 대폭 줄임으로써 대기환경 개선에 기여할 뿐만 아니라 소비자의 LPG 자동차 만족도를 늘릴 수 있는 계기가 될 것으로 기대하고 있다.

고윤화 대한LPG협회장은 “그동안 LPG업계는 3세대 엔진인 LPI엔진 개발 등 LPG차량의 경쟁력 향상을 위한 다양한 기술개발 사업을 수행해왔다”며 “앞으로도 소비자가 만족할 수 있는 LPG자동차의 개발과 보급에 전력을 다하겠다”고 밝혔다.